宝剑出鞘-走近“更高速度试验列车”
日前，名为“更高速度试验列车”（车迷大都以“CIT500”的民间名称 简称该车）终于在南车四方股份有限公司下线。这列试验列车究竟哪里不同，他的用途如何，如何进行科学检测测试等等是所有车迷和大众关心的话题。让我们一起走近“更高速度试验列车”。
一、列车研究
如今，高速动车的设计和制造极大地提升了中国铁路产业的科技含量和技术水平。从引进到消化吸收，从自主创新到全面自主创新，从技术跟随到技术引领。自2004年，中国高速铁路产业用了短短7年时间，中国高速列车打破各种技术难题和制造瓶颈，占据了国际水平的前沿阵地。
早年的中国铁路机车车辆，还在为尽可能提升速度、提高运输效率完成春运任务等等奋斗 。而在今天，我们开始针对如何更好 的满足春运的庞大客流，提供更舒适的乘车环境等人性化设计课题进行科研和发展。
这不得不说是一个进步，因为他实实在在的存在。
二、更高速度试验列车外观
1、头型
自CRH380A开始，中国南车便以大量的数据分析、仿真计算结果为依托，通过风洞试验的验证等大量工作，完成众多头型设计。并选择出最优化方案应用于生产制造。更高速度试验列车的头型，便是如此诞生。
列车的风洞试验与飞行器风洞并不相同。而且相对飞行器风洞来说更为复杂。我们都知道飞行器风洞测试将测试模型架空在风洞中，以 记录和计算流动的空气对其的影响和作用，从而分析出外形的选择是否合适。而高速铁路的风洞，不单单要对列车的启动外形进行测试，而且还要尽可能的模拟地面的气流的变化。比如通过隧道、列车交会、地面复杂气流的影响等等。正因为地面条件和高空平流层的气象条件相比差异巨大，高速列车的风洞试验更具难度。
在经过各种试验计算后，更高速度试验列车选择的现在我们所看到的头车头型。这种头型拥有尖锐的头部,能够减少更多的空气阻力。狭长的斜面，能够利用空气的流动所产生的压力将列车紧紧的压在轨道上。
试验列车的尾车头型，以 CRH380A为基础。虽然极其接近 CRH380A，但仔细观察我们不难发现，尾车头型与CRH380A还是有着明显的差别的。车肩面积缩小，横截面更趋于圆形。在以往的应用中，CRH380A尾车良好的解决了尾车升力的影响。使全列列车稳定、踏实的保持轮轨之间的关系。
2、列车编组及基本功能
CIT500全列6节编组，全动车。每节都有针对不同试验项目进行专门的设计。其中头车M1 编号SY-01用于动力学、振动模态、空气动力学测试。用来验证头型在高速状态下对整车的影响、列车运行稳定性、横向稳定性、运行品质和运行平稳性及车辆振动传递关系。M2 编号 SY-02用于检测弓网关系、牵引制动。M3 编号 SY-03，综合系统和动力学检测。与乘客有直接关系的就是M4-M5两节编号分别SY-04 SY-05,其噪声控制、综合舒适度，是其试验的主要项目。而且这两节专门安装了乘坐用的1等座位，试验人员在运行中乘坐该车，设备结合感官评估和反馈乘坐的舒适度。尾车M6 编号SY-00，具备和头车相同的功能。
3、车体
从外观，我们并不能直接感受或者体会到新材料的应用，对于一列高速列车的产生什么样的变化。但在运行中，新材料的应用对车体强度、气密性、动力学及空气流体力学研究等有着决定的影响。
在整车新材料中，采用了碳纤维、镁合金、纳米隔音材料等。
碳纤维
碳纤维的轴向强度高，无蠕变，耐疲劳性好。在高速列车应用中，可以解决一些车体结构的抗疲劳问题，提高列车使用寿命。比热及热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低。从而提升列车的温差形变、稳定列车结构。
镁合金
是以镁为基础，加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。具有高强度、高刚性的特点。现在，镁合金应用到了高速列车生产制造中，在同样强度的条件下，使用镁合金能够将列车整体重量减轻，而刚度大幅提高22%左右。
“更高速度试验列车”沿用目前运营动车组的铝合金空心型材车体，但在部分结构和设备上采用了碳纤维、镁合金等新材料。车体在重量减少的情况下，刚度提高了22.7%。同时为提升车辆降噪隔音的性能，车内隔音材料采用新型纳米隔音材料。
隔音材料
高速列车在运行中主要在轮轨接触、牵引设备和辅助设备运行过程中产生噪音。对于车体内部的乘客，需要使用隔音材料将车厢与外部的声音传播隔离开。
这里我们要区分一下隔音材料和吸音材料。
隔音材料和吸音材料是不同的。对于隔音材料，要减弱透射声能，阻挡声音的传播，就不能如同吸音材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的，如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔音材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙；有较大的重量。但是更高速度试验列车所采用的纳米隔音材料，要满足列车轻量化的要求，就必须采用更轻、更密实的隔音材料。那么纳米级隔音材料便是最好的选择。
3、外观尺寸
外观尺寸的最大变化是列车的车宽。如果不仔细观察，很难发现这个车比以往的动车要窄。但是一旦走进列车内部你就能直接体会到“窄”从何来。在M4-M5两节安放的一等座位就能直接看出。运营动车的一等座车是并排4个座位，CIT500并排只有3个一等做位。车体宽度明显缩小。较小的横截面积对于冲高是非常有利的。
4、新技术应用和试验
CIT500运用了大量新技术，并将在实际运行中进行测试和试验。比如风阻制动、以太环网、物联网、车地无线网技术、新型转向架等等。
其亮点就要算上风阻制动。
国内外最高运行速度为300km/h的高速列车通常只采用黏着制动。当列车最高速度从300km/h提高到350km/h时,列车动能增加40%以上,制动需要消耗的能量也相应增加40%以上。对最高运行速度350km/h及以上的高速列车,其黏着系数随列车速度的增加而下降。此外,随着速度的提高,采用盘形制动系统的传统制动方式已经很难满足需求。由于在此条件下，为了弥补制动力不足，采用更多的再生制动和涡流制动，但其设备制造造价、能耗都很高。需要采用新的制动形式。随着列车速度的提高，空气阻力和速度平方成正比增加，采用风阻制动，成为一个不错的选择。风阻制动风翼能够有效的利用空气阻力，使列车速度快速下降，再使用传统的黏着制动。无论在成本控制、降低能源消耗都有这巨大的优势。
国外通常采用非黏着制动作为紧急制动方式，其中以日本的新干线JR东日本 E954形「FASTECH 360 S」的成功应用最为著名。而且为这款特殊的车辆起了个非常象形的名字“猫耳朵”。
CIT500全车一共采用了三套风阻制动设备，每套装置设7档制动档位，3套制动装置的操作采用微机并网同步控制模式。目前国内对于风阻风翼的板型尚没有具体的研究，所以我们能够看到所有的风阻设备均是外置于车顶的。像一扇门一样打开闭合。根据推测，是否是为了今后在试验中针对不同的风翼外形做针对性研究而便于更换而设计？我们还是等待列车上线试验后，在做定论吧。
三、主要试验
CIT500主要针对轮轨关系、固流关系、弓网关系、振动/动应力、牵引/制动性能及综合检测进行试验。由于官方尚未公布该车的技术细节，所以我们只能根据照片来对该车的技术性能进行猜测了。
1、轮轨关系
转向架是决定轮轨关系稳定的主要设备。CIT500的转向架和CRH380A的有着巨大的差别。首先是抗蛇形的弹簧的位置。CRH380A的抗蛇形减震弹簧是斜错设计。CIT500的转向架是并排同平面的。同时加装了垂直维度的稳定杠杆。在纵向、横向、垂向的维度稳定性大幅提升。也是为了满足更高速度运行过程中的稳定性，从而保持轮轨之间稳定的关系。
2、弓网关系
弓网关系是列车实现高速的关键因素之一。我们知道法国 TGV在进行冲高试验达到574.8公里时，整车并没有满功率运行，而是因为弓网关系的恶化，或者说由于弓网共振而迫使速度受限。所以，受电弓的设计和应用就成为CIT500的高速关键。
CIT500受电弓采用了单板单臂受电弓。受电弓的电缆引出已经完全隐藏起来。车顶上只能看到一个孤零零的受电弓和受电弓的绝缘子托架。由此不难看出CIT500为更高速度而做足了准备。
是否在试验中能够进一步减少弓网共振的的影响，我们还是拭目以待吧。
3、试验数据收集和车体设备
CIT500本身就拥有上千个传感器，同时针对试验项目额外的传感器也在不断增加。而且除了M4-M5辆车以外，每节车都有两个实验数据机柜，来针对不同的试验项目进行数据收集和分析工作。
四、列车应用
CIT500作为试验车辆的出发点，决定了这列特殊的宝剑并不对客使用。但是他的运行又跟旅客息息相关。CIT500在试验过程中的大量试验数据和结果，都将应用在现有的列车改进、新型运营列车的设计制造和线路建设上。可以说CIT500和以往的CIT试验列车有着本质的区别。CIT500将会用自己的运行试验，继续推进中国高速列车的发展。
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发表于 2012-4-9 13:35:35
楼主
发表于 2013-2-19 23:08:32
